水准测量课件

水准测量原理

确定地面点高程的测量工作，叫做高程测量。水准测量是高程测量方法中最精确、最常用的方法。水准测量按测量精度和用途的不同，可分为以下三大类。

（1）国家水准测量。它是为了满足国家经济建设和国防建设的需要，以建立全国统一的、高精度的高程控制网而进行的水准测量。国家水准测量又分为一、二、三、四个等级。不同等级的水准测量具有不同的测量精度要求，它所测得的高程点，又分别称为一、二、三、四等水准点。

（2）工程水准测量。它是为工程勘测设计与施工所进行的水准测量。

（3）等外水准测量。在基本等高距等于或小于1米的大比例尺测图中，各级控制点的高程必须采用水准测量的方法测定之，因其精度要求可略低于国家四等水准测量，因此，也称为等外水准测量或图根水准测量。水准点的布设原则是：由整体到局部、由高精度到低精度的原则布设。即在全国范围内布设高精度的一、二等水准点；然后在一、二等水准路线的基础上，在局部范围内再布设精度略低的三、四等水准测量路线。也就是：由高级水准点控制低级的水准点，如；需发展四级的水准点时，必须要在最低三级或三级以上的水准点的基础上进行。水准测量仪器------光学微倾式水准仪下面介绍水准测量的原理。如图下图所示。

设在A、B两点分别竖立水准标尺，并在两点的中央附近安置水准仪，当仪器照准轴水平时，依次照准A、B点上标尺的读数，设其读数分别为：a、b，如果沿A、B方向设站求B点的高程，则前进方向的B点称为前视点读数B称为前视读数，而相反方向的A点称为后视点，读数a称为后视读数。所以，B点对A点的高差h为：

h=a—b=后视读数—前视读数若A点的高程为Ha，则B点高程Hb为：Hb=Ha+（a—b）

如果A、B两点距离很远或高差很大，仅用一个测站不可能测得其高差时，则应在其两点间设置若干个测站，如下图1--11所示，这种连续多次设站测定高差，最后取各站高差代数和求得A、B两点间高差。设第一站的高差为：h1=a1-b1第二站的高差为：h2=a2-b2（1—10）n站的高差为：hn=an–bn则A、B两点间的高差为：

hab=∑ai-∑bi（i=1、2、、、、n）（1—11）则B点的高程为：Hb=Ha+hab（1—12）上述水准测量的规律如下：

（1）

高差的正、负号取决于水准路线的前进方向。如图1—11所示，若前进的方向AB、的往测高差为hab，相反方向的返测高差为hba，则hab=-hba

（2）

照准轴水平时，每站高差等于后视读数减去前视读数。

（3）

起点至闭合点的高差等于各站高差的总和，也等于各站后视读数的总和减去前视读数的总和。（2）水准仪的应用步骤如下

第一，

安置水准仪。在测站上安置三脚架，调节架角使高度适中，目估使架头大致水平，检查脚架伸缩螺旋是否拧紧。然后用连接螺旋把水准仪安置在三脚架头上，安装时，应防止仪器掉到地上。

第二，

粗略整平仪器。利用圆水准气泡使气泡居中，使仪器竖轴大致铅垂，从而使准轴粗略水平，如下图所示，气泡没有居中于a处。先按图上箭头所指的方向相对转动脚螺旋1和2，使气泡移到B的位置，再转动脚螺旋3，气泡便居中。

第三，

瞄准水准尺。瞄准前，先将望远镜对向明亮的背景，转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰，再用望远镜筒上的缺口和准星瞄准水准尺，拧紧制动螺旋。然后，从望远镜中观察，若物象不清楚，则转动物镜对光螺旋进行对光，使目标影象清晰。当眼睛在目镜端上下微微移动时，若发现十字丝与目标影象有相对运动，则说明存在视差现象。产生视差的原因是目标成象的平面与十字丝平面不重合，这样，会影响正确读数，故应加以消除。

第四，

精确整平与读数。调节微倾螺旋，使目镜左边观察窗内的符合水准器的气泡两个半边影象完全吻合，这时，视准轴处于精确水平位置。之后，即可以通过物镜内的十字丝中丝读取截在水准尺上的读数。直接读出米、分米、毫米（估读出毫米），如下图为二种水准尺的读数水准测量的方法及高程计算

一、水准点

水准测量通常从水准点开始，引测其它点的高程。水准点是国家测绘部门为了统一全国的高程系统和满足各种需要，在全国各地埋设且测定了其高程的固定点，这些已知高程的固定点称为水准点（BenchMark），简称为BM，水准点有永久性和临时性两种。国家等级水准点如下图图1—14左所示。一般建立在比较坚硬的地面上，有些水准点也可埋设在在稳固的墙角上，如图1—14右所示。建设工地的水准点一般用混凝土等制成，如图1—15左所示，临时性的水准点可在地面上突出的坚硬岩石或用大木桩打入地下，桩上钉入铁钉，如图1—15右所示。无论是永久或临时性的水准点，均应埋设在便于引测和寻找的地方，并在水准点旁注明水准点的编号和高程。还须绘制水准点的草图，便于日后寻找。二、水准路线及测量

在水准测量中，通常沿某一水准路线进行施测，进行水准测量的路线称为水准路线。以下为三种常用的水准测量方法。第一种，附合水准路线。见上图左，附合水准路线是从已知高程点的水准点BM1出发，测定1、2、3等代定点的高程，最后附合到另外一已知水准点BM2上。这种水准测量的闭合差为：

fh=∑h测—（H终—H始）（1—13）H终表示水准点BM2的高程，H始表示始点水准点BM1的高程。测量规范对不同等级的水准测量闭合差有一个统一的容许值。

注意：当计算出来的闭合差为正数时，即是指在测量过程中，测出的高程比实际的高程要高，因而要减去Vi，当闭合差为负时，则应加上Vi。